Chế tạo và đặc trưng nhạy khí H2S của vật liệu V2O5 cấu trúc nano

Bài viết trình bày các kết quả nghiên cứu chế tạo và đặc trưng nhạy khí H2S của vật liệu nano V2O5 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Các kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu nano V2O phù hợp trong ứng dụng phát triển cảm biến phát hiện khí H2S trong khoảng nồng độ thấp từ 1-10 ppm, đáp ứng yêu cầu trong quan trắc khí độc H2S ở các trang trại chăn nuôi v.v.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và đặc trưng nhạy khí H2S của vật liệu V2O5 cấu trúc nano JST: Engineering and Technology for Sustainable Development Vol. 1, Issue 2, April 2021, 115-118 Chế tạo và đặc trưng nhạy khí H2S của vật liệu V2O5 cấu trúc nano Synthesis and H2S Gas Sensing Characteritics of Nanostructured V2O5 Đỗ Quang Đạt1, Nguyễn Thị Lan Phương1, Võ Thị Lan Phương1, Phạm Thị Ngà1, Lại Văn Duy2, Lâm Văn Năng1*, Nguyễn Văn Duy2, Nguyễn Đức Hòa2* Khoa Tự nhiên, Trường Đại học Hoa Lư, Ninh Nhất, Ninh Bình, Việt Nam 1 2 Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS), Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, Việt Nam * Email: ndhoa@itims.edu.vn, lvnang@hluv.edu.vn Tóm tắt Trong nghiên cứu này, vật liệu nano V2O5 đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp thủy nhiệt và ứng dụng thử nghiệm cho chế tạo cảm biến phát hiện khí độc H2S. Kết quả ảnh SEM cho thấy vật liệu có hình dạng các tấm nano với kích thước không đồng đều vào khoảng 100-500 nm. Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu thể hiện các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của pha tinh thể Orthorhombic đơn pha V2O5. Kết quả khảo sát tính chất nhạy khí cho thấy vật liệu có khả năng đáp ứng với khí H2S ở nồng độ thấp (2.5-20 ppm) với thời gian đáp ứng và hồi phục tương đối nhanh. Nghiên cứu này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của vật liệu V2O5 trong cảm biến khí H2S. Từ khóa: V2O5, cảm biến, khí H2S, thuỷ nhiệt. Abstract In this study, V2O5 nanomaterials were successfully synthesized by a facile hydrothermal method and tested for application in preparing toxic H2S gas sensor. SEM image shows that the material has the shape of nanoplates with different sizes ranging from 100 to 500 nm. The XRD pattern shows that the material has a single phase of Orthorhombic crystal of V2O5. The results of the gas sensitivity survey show that the material respond well to H2S at low concentrations (2.5-20 ppm) with relatively fast response and recovery time. This study demonstrates the potential of application of V2O5 material in H2S gas sensors. Keywords: V2O5, gas sensor, H2S, hydrothermal. 1. Giới thiệu 1 đã được nhiều nhóm nghiên cứu cho các ứng dụng khác nhau như: Làm vật liệu catốt dung lượng cao H2S là một loại khí độc không màu, mùi trứng cho pin ion-kẽm [8], siêu tụ [9], cảm biến khí [10], thối, nặng hơn không khí, và là nguồn gây ô nhiễm quang xúc tác [11] và pin mặt trời [12]. Các nghiên không khí ở các hồ ao, sông ngòi của Hà Nội. Các cứu về cảm biến khí trên cơ sở vật liệu V2O5 đã cho nguồn chính của khí H2S là từ sự phân rã của các vật thấy triển vọng ứng dụng của vật liệu này để phát liệu hữu cơ, khí tự nhiên, khí núi lửa, dầu mỏ, nước hiện đa dạng các loại khí như NO2, NH3, Xylen thải và các mỏ lưu huỳnh [1,2]. Tiếp xúc với khí H2S [10,13]. Tuy vậy, nghiên cứu về tính chất nhạy khí có thể gây tác hại đến sức khỏe con người như đau H2S của vật liệu V2O5 hiện nay còn hạn chế. đầu, hôn mê, co giật và thậm chí tử vong [3,4]. Do đó, nghiên cứu phát triển các loại cảm biến để phát Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày các hiện sự tồn tại của khí H2S nhằm giúp con người kết quả nghiên cứu chế tạo và đặc trưng nhạy khí phòng, tránh được những tác hại của nó là thực sự H2S của vật liệu nano V2O5 được tổng hợp bằng cần thiết, và hiện nay đang thu hút sự quan tâm mạnh phương pháp thủy nhiệt. Các kết quả nghiên cứu cho mẽ của các nhà nghiên cứu [5]. thấy vật liệu nano V2O phù hợp trong ứng dụng phát triển cảm biến phát hiện khí H2S trong khoảng nồng Vanadi là một kim loại chuyển tiếp, tồn tại rất độ thấp từ 1-10 ppm, đáp ứng yêu cầu trong quan trắc phong phú trong vỏ Trái đất. Ở dạng ô-xít nó thể khí độc H2S ở các trang trại chăn nuôi v.v. hiện với đa dạng các trạng thái ô-xy hoá, từ 2+ đến 5+, bao gồm VO, V2O3, VO2, V2O5 [6]. Trong số những ...